JPH0534463A - Ｘ線イメージセンサ - Google Patents
Ｘ線イメージセンサInfo
- Publication number
- JPH0534463A JPH0534463A JP19428491A JP19428491A JPH0534463A JP H0534463 A JPH0534463 A JP H0534463A JP 19428491 A JP19428491 A JP 19428491A JP 19428491 A JP19428491 A JP 19428491A JP H0534463 A JPH0534463 A JP H0534463A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photodiode
- array
- scintillator
- image sensor
- ray image
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- Pending
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 本考案はＳ／Ｎ比の高いＸ線イメージセンサ
を得る。 【構成】 Ｘ線を可視光に変換するシンチレータ１と、
該可視光を検出するフォトダイオードアレイ６との間に
集光レンズアレイとを設け、フォトダイオードアレイ６
の受光面にシンチレータ１からの可視光を集光するよう
にしたＸ線イメージセンサ。
を得る。 【構成】 Ｘ線を可視光に変換するシンチレータ１と、
該可視光を検出するフォトダイオードアレイ６との間に
集光レンズアレイとを設け、フォトダイオードアレイ６
の受光面にシンチレータ１からの可視光を集光するよう
にしたＸ線イメージセンサ。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＸ線イメージセンサに関
し、特にＳ／Ｎ比の大なる医療用に適したＸ線イメージ
センサに関する。
し、特にＳ／Ｎ比の大なる医療用に適したＸ線イメージ
センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のＸ線イメージセンサは、Ｘ線を吸
収して可視光を放射するシンチレータと、その放射され
た可視光を検出する多数のフォトダイオードアレイから
なるイメージセンサとから構成されている。シンチレー
タ材料としてはＴｌイオンをヘビードープしたＣS Ｉな
どが用いられている。これはＸ線を吸収して励起され、
波長が５６０ｎｍの可視光を放射する。そのシンチレー
タからの可視光を多数のフォトダイオードアレイからな
るイメージセンサで受ける。
収して可視光を放射するシンチレータと、その放射され
た可視光を検出する多数のフォトダイオードアレイから
なるイメージセンサとから構成されている。シンチレー
タ材料としてはＴｌイオンをヘビードープしたＣS Ｉな
どが用いられている。これはＸ線を吸収して励起され、
波長が５６０ｎｍの可視光を放射する。そのシンチレー
タからの可視光を多数のフォトダイオードアレイからな
るイメージセンサで受ける。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
Ｘ線イメージセンサは、以下に述べる欠点があった。
Ｘ線イメージセンサは、以下に述べる欠点があった。
【０００４】（１）Ｘ線イメージセンサのフォトダイオ
ードは、互いに絶縁分離したり、またフォトダイオード
から信号取出し電極や、信号読取り用スイッチング素子
としての薄膜トランジスタを設ける必要があるため、フ
ォトダイオードの実効受光面積に対するそのフォトダイ
オードが受持つべきシンチレータの発光面積比（以下、
開口率という）が０．５以下になる。従って、シンチレ
ータ内で可視光に交換されたＸ線の光信号が全てフォト
ダイオードに到達しないため、大きな信号を出力できな
い。
ードは、互いに絶縁分離したり、またフォトダイオード
から信号取出し電極や、信号読取り用スイッチング素子
としての薄膜トランジスタを設ける必要があるため、フ
ォトダイオードの実効受光面積に対するそのフォトダイ
オードが受持つべきシンチレータの発光面積比（以下、
開口率という）が０．５以下になる。従って、シンチレ
ータ内で可視光に交換されたＸ線の光信号が全てフォト
ダイオードに到達しないため、大きな信号を出力できな
い。
【０００５】（２）Ｘ線イメージセンサのフォトダイオ
ードはその受光面積を大きくすると暗電流（入力信号が
ない時にフォトダイオードを流れる電流）が増加し、特
に照射できるＸ線量に制限を受ける医療用のＸ線イメー
ジセンサとして用いる場合等、微弱なＸ線による光信号
を検出するため、フォトダイオードの受光面積を大きく
してもＳ／Ｎ比を高くとれない。
ードはその受光面積を大きくすると暗電流（入力信号が
ない時にフォトダイオードを流れる電流）が増加し、特
に照射できるＸ線量に制限を受ける医療用のＸ線イメー
ジセンサとして用いる場合等、微弱なＸ線による光信号
を検出するため、フォトダイオードの受光面積を大きく
してもＳ／Ｎ比を高くとれない。
【０００６】（３）測定入射するＸ線はシンチレータ内
で全て吸収しきれない場合があり、フォトダイオードや
薄膜トランジスタを集積したセンサ部まで到達して、フ
ォトダイオードや薄膜トランジスタを劣化する欠点があ
った。
で全て吸収しきれない場合があり、フォトダイオードや
薄膜トランジスタを集積したセンサ部まで到達して、フ
ォトダイオードや薄膜トランジスタを劣化する欠点があ
った。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するためになされたものであって、本発明はＸ線を可視
光に変換するシンチレータと、変換された可視光を検出
するフォトダイオードアレイとを設けたＸ線イメージセ
ンサにおいて、該シンチレータとフォトダイオードアレ
イとの間に集光レンズアレイを設け、該フォトダイオー
ドアレイを構成する夫々のフォトダイオードの受光面に
該シンチレータからの可視光を集光するようにしたＸ線
イメージセンサである。
するためになされたものであって、本発明はＸ線を可視
光に変換するシンチレータと、変換された可視光を検出
するフォトダイオードアレイとを設けたＸ線イメージセ
ンサにおいて、該シンチレータとフォトダイオードアレ
イとの間に集光レンズアレイを設け、該フォトダイオー
ドアレイを構成する夫々のフォトダイオードの受光面に
該シンチレータからの可視光を集光するようにしたＸ線
イメージセンサである。
【０００８】本発明においては、該集光レンズアレイは
平板透明板内に多数の微小レンズが埋め込まれており、
且つ該微小レンズの埋め込まれた該平板透明板の一面に
該シンチレータを設けることができる。
平板透明板内に多数の微小レンズが埋め込まれており、
且つ該微小レンズの埋め込まれた該平板透明板の一面に
該シンチレータを設けることができる。
【０００９】また、本発明においては、該シンチレータ
からの可視光が該平板透明板の他面に集光するようにす
ると共に、該平板透明板の他面の集光点にフォトダイオ
ードの受光面が形成されたフォトダイオードアレイを設
けることができる。
からの可視光が該平板透明板の他面に集光するようにす
ると共に、該平板透明板の他面の集光点にフォトダイオ
ードの受光面が形成されたフォトダイオードアレイを設
けることができる。
【００１０】更にまた、本発明においては、該平板透明
板内に埋め込まれる微小レンズの口径はフォトダイオー
ドのピッチに応じて変わるが、通常１００μｍ〜４００
μｍのものが用いられ、該フォトダイオードアレイの各
フォトダイオードの受光面の大きさは２０μｍ×２０μ
ｍ〜１５０μｍ×１５０μｍ、特に５０μｍ×５０μｍ
前後が好ましい。
板内に埋め込まれる微小レンズの口径はフォトダイオー
ドのピッチに応じて変わるが、通常１００μｍ〜４００
μｍのものが用いられ、該フォトダイオードアレイの各
フォトダイオードの受光面の大きさは２０μｍ×２０μ
ｍ〜１５０μｍ×１５０μｍ、特に５０μｍ×５０μｍ
前後が好ましい。
【００１１】
【作用】本発明は集光レンズアレイにより、シンチレー
タからの発光を集光し、フォトダイオードアレイの夫々
のフォトダイオードに入射させるため、フォトダイオー
ドの受光面積を小さくしても実質的な開口率を大きくす
ることができ、そして、フォトダイオードの暗電流を低
減させることもできるのでＳ／Ｎ比を飛躍的に向上す
る。
タからの発光を集光し、フォトダイオードアレイの夫々
のフォトダイオードに入射させるため、フォトダイオー
ドの受光面積を小さくしても実質的な開口率を大きくす
ることができ、そして、フォトダイオードの暗電流を低
減させることもできるのでＳ／Ｎ比を飛躍的に向上す
る。
【００１２】また、本発明は、シンチレータとフォトダ
イオードとの間に集光レンズアレイを設けたものである
ので、シンチレータを透過したＸ線は集光レンズアレイ
等で吸収され、フォトダイオードのＸ線照射による特性
の劣化が小さく、Ｘ線イメージセンサの信頼性が向上す
る。
イオードとの間に集光レンズアレイを設けたものである
ので、シンチレータを透過したＸ線は集光レンズアレイ
等で吸収され、フォトダイオードのＸ線照射による特性
の劣化が小さく、Ｘ線イメージセンサの信頼性が向上す
る。
【００１３】
【実施例】以下、図１、及び図３に示した本発明の実施
例について説明する。まず、微小レンズ２を埋め込んだ
ガラス基板３を用意する。
例について説明する。まず、微小レンズ２を埋め込んだ
ガラス基板３を用意する。
【００１４】このガラス基板３はソーダライムガラス板
が用いられ、その一主面にスパッタリング法により厚み
が５００ｎｍのＴｉ膜を形成し、このＴｉ膜を互いに接
した直径２００μｍの多数の円形部が除かれるようにパ
ターニングする。その後、パターニングしたＴｉ膜を付
着したソーダライムガラス板を４９０℃に加熱された溶
融塩中に１５０時間浸漬する。溶融塩はＴｌＮＯ3 のモ
ル比が３０％のＴｌＮＯ3 とＫＮＯ3 の混合塩からな
り、Ｔｉ膜をマスクとしてガラス中のＮａ+ と塩中のＴ
ｌ+ 及びＫ+ イオンが置換されて、図１に模式的に示し
たようにガラス基板３中に屈折率分布を有する微小レン
ズ２のアレイを形成する。その後、ガラス板からＴｉ膜
を取除き、微小レンズ２を埋め込んだガラス基板３を作
成する。
が用いられ、その一主面にスパッタリング法により厚み
が５００ｎｍのＴｉ膜を形成し、このＴｉ膜を互いに接
した直径２００μｍの多数の円形部が除かれるようにパ
ターニングする。その後、パターニングしたＴｉ膜を付
着したソーダライムガラス板を４９０℃に加熱された溶
融塩中に１５０時間浸漬する。溶融塩はＴｌＮＯ3 のモ
ル比が３０％のＴｌＮＯ3 とＫＮＯ3 の混合塩からな
り、Ｔｉ膜をマスクとしてガラス中のＮａ+ と塩中のＴ
ｌ+ 及びＫ+ イオンが置換されて、図１に模式的に示し
たようにガラス基板３中に屈折率分布を有する微小レン
ズ２のアレイを形成する。その後、ガラス板からＴｉ膜
を取除き、微小レンズ２を埋め込んだガラス基板３を作
成する。
【００１５】このように作成した微小レンズ２を埋め込
んだガラス基板３のレンズ２側の面に蒸着によりＴｌを
ヘビードープしたＣS Ｉを１００μｍ厚で蒸着してシン
チレータ１を形成し、そしてシンチレータ１の他面にＸ
線による発光が外に洩れないように、厚さ１００ｎｍ厚
のＡｌの反射膜８を蒸着する。
んだガラス基板３のレンズ２側の面に蒸着によりＴｌを
ヘビードープしたＣS Ｉを１００μｍ厚で蒸着してシン
チレータ１を形成し、そしてシンチレータ１の他面にＸ
線による発光が外に洩れないように、厚さ１００ｎｍ厚
のＡｌの反射膜８を蒸着する。
【００１６】他方、シンチレータ１で変換された可視光
を検出するフォトダイオードアレイ６を用意する。この
フォトダイオードアレイ６はガラス基板７に形成され
る。図３に示したフォトダイオードアレイ６について説
明すると、ガラス基板７に厚みが１００ｎｍのクロム膜
をスパッタリングで成膜した後パターニングして薄膜ト
ランジスタ２３のゲート電極１１を形成する。その後、
厚みが３００ｎｍのａ−ＳｉＮｘのゲート絶縁膜１２
と、１００ｎｍのａ−Ｓｉの活性層１３と、活性保護膜
１４となる１５ｎｍのａ−ＳｉＮｘ膜とを夫々プラズマ
ＣＶＤで連続して成膜した後、パターニングして活性保
護膜１４を形成する。その後、薄膜トランジスタ２３
の、コンタクト層１５，１５′となる厚み１００ｎｍの
Ｎ型ａ−ＳｉをプラズマＣＶＤで、ソース電極１６、ド
レーン電極１６′となる厚みが１５０ｎｍのＣｒ膜をス
パッタリングで、フォトダイオード６′となる、４０ｎ
ｍ厚のＮ型ａ−Ｓｉ層１７、１０００ｎｍ厚のＩ型ａ−
Ｓｉ層１８、１４ｎｍ厚のＰ型ａ−Ｓｉ層１９を順次プ
ラズマＣＶＤで、次いで透明導電膜２０となるＩＴＯ膜
をスパッタリングで成膜する。次に、透明導電膜２０、
フォトダイオード６′、ソース・ドレイン電極１６，１
６′の順にパターニングした後、コンタクト層１５，１
５′にエッチングする。その後、厚みが１０００ｎｍの
ａ−ＳｉＮｘをプラズマＣＶＤで成膜し、パターニング
して保護膜２１を形成する。更にＡｌをスパッタリング
して成膜し、パターニングして取り出し電極２２を形成
する。このようにして作成された読み取り用薄膜トラン
ジスタ２３を有し、５０μｍ×５０μｍの受光面を有す
るフォトダイオード６′は図３には表われていないが、
２００μｍピッチで、ガラス基板７上に多数作成されて
フォトダイオードアレイ６を形成する。
を検出するフォトダイオードアレイ６を用意する。この
フォトダイオードアレイ６はガラス基板７に形成され
る。図３に示したフォトダイオードアレイ６について説
明すると、ガラス基板７に厚みが１００ｎｍのクロム膜
をスパッタリングで成膜した後パターニングして薄膜ト
ランジスタ２３のゲート電極１１を形成する。その後、
厚みが３００ｎｍのａ−ＳｉＮｘのゲート絶縁膜１２
と、１００ｎｍのａ−Ｓｉの活性層１３と、活性保護膜
１４となる１５ｎｍのａ−ＳｉＮｘ膜とを夫々プラズマ
ＣＶＤで連続して成膜した後、パターニングして活性保
護膜１４を形成する。その後、薄膜トランジスタ２３
の、コンタクト層１５，１５′となる厚み１００ｎｍの
Ｎ型ａ−ＳｉをプラズマＣＶＤで、ソース電極１６、ド
レーン電極１６′となる厚みが１５０ｎｍのＣｒ膜をス
パッタリングで、フォトダイオード６′となる、４０ｎ
ｍ厚のＮ型ａ−Ｓｉ層１７、１０００ｎｍ厚のＩ型ａ−
Ｓｉ層１８、１４ｎｍ厚のＰ型ａ−Ｓｉ層１９を順次プ
ラズマＣＶＤで、次いで透明導電膜２０となるＩＴＯ膜
をスパッタリングで成膜する。次に、透明導電膜２０、
フォトダイオード６′、ソース・ドレイン電極１６，１
６′の順にパターニングした後、コンタクト層１５，１
５′にエッチングする。その後、厚みが１０００ｎｍの
ａ−ＳｉＮｘをプラズマＣＶＤで成膜し、パターニング
して保護膜２１を形成する。更にＡｌをスパッタリング
して成膜し、パターニングして取り出し電極２２を形成
する。このようにして作成された読み取り用薄膜トラン
ジスタ２３を有し、５０μｍ×５０μｍの受光面を有す
るフォトダイオード６′は図３には表われていないが、
２００μｍピッチで、ガラス基板７上に多数作成されて
フォトダイオードアレイ６を形成する。
【００１７】先に用意した微小レンズ２が埋め込まれた
ガラス基板３とこのフォトダイオードアレイ６を形成し
たガラス基板７とを各レンズ２の集光点が各フォトダイ
オード６′の受光面に合致するようにポリビニルブチラ
ール等の透明接着剤４で張り合わせる（図１）。
ガラス基板３とこのフォトダイオードアレイ６を形成し
たガラス基板７とを各レンズ２の集光点が各フォトダイ
オード６′の受光面に合致するようにポリビニルブチラ
ール等の透明接着剤４で張り合わせる（図１）。
【００１８】以上は本発明の一実施例を示すものである
が、本発明は図２に示す如き変形もできる。
が、本発明は図２に示す如き変形もできる。
【００１９】すなわち、図２において、微小レンズ２を
埋め込んだガラス基板３のレンズ２側の面に蒸着したシ
ンチレータ１と、このシンチレータ１上に蒸着した反射
膜８とは前記実施例と同一である。そして、前記実施例
と異なる点は微小レンズ２の集光点がガラス基板３の他
面になり、その集光点にフォトダイオードアレイ６のフ
ォトダイオード６′の受光面が形成される。そしてフォ
トレンズアレイ６の保護のためにａ−ＳｉＮｘの保護膜
２４が形成される。
埋め込んだガラス基板３のレンズ２側の面に蒸着したシ
ンチレータ１と、このシンチレータ１上に蒸着した反射
膜８とは前記実施例と同一である。そして、前記実施例
と異なる点は微小レンズ２の集光点がガラス基板３の他
面になり、その集光点にフォトダイオードアレイ６のフ
ォトダイオード６′の受光面が形成される。そしてフォ
トレンズアレイ６の保護のためにａ−ＳｉＮｘの保護膜
２４が形成される。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、入射したＸ線２５がシ
ンチレータ１で可視光２６に変換され、微小レンズ２に
より集光されフォトダイオードに入射するため、フォト
ダイオードからの信号強度を増加させることができると
同時にフォトダイオードの大きさを小さくできるので暗
電流を減少させることができ、Ｓ／Ｎ比を飛躍的に向上
させることができる。またシンチレータを透過するＸ線
が微小レンズとガラス基板中で吸収されるので、フォト
ダイオード部のＸ線照射による劣化を抑制することがで
きる。
ンチレータ１で可視光２６に変換され、微小レンズ２に
より集光されフォトダイオードに入射するため、フォト
ダイオードからの信号強度を増加させることができると
同時にフォトダイオードの大きさを小さくできるので暗
電流を減少させることができ、Ｓ／Ｎ比を飛躍的に向上
させることができる。またシンチレータを透過するＸ線
が微小レンズとガラス基板中で吸収されるので、フォト
ダイオード部のＸ線照射による劣化を抑制することがで
きる。
【図１】本発明の一実施例のＸ線イメージセンサの概略
部分断面図。
部分断面図。
【図２】本発明の他の実施例のＸ線イメージセンサの概
略部分断面図。
略部分断面図。
【図３】本発明のＸ線イメージセンサのフォトダイオー
ドアレイ６部の部分拡大断面図。
ドアレイ６部の部分拡大断面図。
１ シンチレータ
２ 微小レンズ
３ ガラス基板
６ フォトダイオードアレイ
６′ フォトダイオード
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｘ線を可視光に変換するシンチレータ
と、変換された可視光を検出するフォトダイオードアレ
イとを設けたＸ線イメージセンサにおいて、該シンチレ
ータとフォトダイオードアレイとの間に集光レンズアレ
イを設け、該フォトダイオードアレイを構成する夫々の
フォトダイオードの受光面に該シンチレータからの可視
光を集光するようにしたことを特徴とするＸ線イメージ
センサ。 - 【請求項２】 該集光レンズアレイは平板透明板内に多
数の微小レンズが埋め込まれており、且つ該微小レンズ
の埋め込まれた該平板透明板の一面に該シンチレータを
設けた請求項１に記載のＸ線イメージセンサ。 - 【請求項３】 該シンチレータからの可視光が該平板透
明板の他面に集光するようにすると共に、該平板透明板
の他面の集光点にフォトダイオードの受光面が形成され
たフォトダイオードアレイを設けた請求項２に記載のＸ
線イメージセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19428491A JPH0534463A (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | Ｘ線イメージセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19428491A JPH0534463A (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | Ｘ線イメージセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0534463A true JPH0534463A (ja) | 1993-02-09 |
Family
ID=16322045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19428491A Pending JPH0534463A (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | Ｘ線イメージセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0534463A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007315908A (ja) * | 2006-05-25 | 2007-12-06 | Ratoc System Engineering Co Ltd | 撮像システム |
| JP2012159483A (ja) * | 2011-02-03 | 2012-08-23 | Sony Corp | 放射線撮像装置および放射線撮像表示システム |
| JP2012242397A (ja) * | 2011-05-20 | 2012-12-10 | General Electric Co <Ge> | 撮像用検出器及び画像検出の方法 |
| KR101280256B1 (ko) * | 2011-08-18 | 2013-07-08 | 주식회사 동부하이텍 | 엑스레이 이미지센서 및 그 제조 방법 |
| JP2014062838A (ja) * | 2012-09-21 | 2014-04-10 | Hamamatsu Photonics Kk | 蛍光検出装置 |
| JP2014515659A (ja) * | 2011-04-01 | 2014-07-03 | メドトロニック・ナビゲーション，インコーポレーテッド | Ｘ線撮像システムおよび方法 |
| US8829450B2 (en) | 2008-12-19 | 2014-09-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method and apparatus for acquiring images created by penetration of radioactive ray |
-
1991
- 1991-08-02 JP JP19428491A patent/JPH0534463A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US9880293B2 (en) | 2011-04-01 | 2018-01-30 | Medtronic Navigation, Inc. | X-ray imaging system and method |
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